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c# - 似乎表达式的某些部分可能在编译时被评估，而其他部分在运行时

coder 2024-05-21 原文

可能是一个愚蠢的问题，因为我可能已经回答了我的问题，但我只是想确保我没有遗漏一些东西

常量表达式在编译时在检查的上下文中计算。我认为不应在编译时计算以下表达式，因为我假设 C# 仅当左侧的所有操作数都是常量时才将特定表达式视为常量表达式:

int i= 100;
long u = (int.MaxValue  + 100 + i); //error

相反，编译器似乎将两个操作数都是常量的任何子表达式视为常量表达式，即使表达式中的其他操作数是非常量？因此编译器可能只在编译时计算表达式的一部分，而表达式的剩余部分(包含非常量值)将在运行时计算 --> 我假设在下面的例子中只有 (200 +100)在编译时被评估
int i=100;
long l = int.MaxValue  + i + ( 200 + 100 ); // works

我的假设正确吗？

谢谢

最佳答案

doec C# classify any subexpression where both operands are constants as a constant expression, even if other operands in an expression are non-constants?



您的问题的答案是"is"，但重要的是要清楚地了解什么是“子表达式”。

I assume in "int.MaxValue + i + ( 200 + 100 )" only (200 + 100) gets evaluated at compile time



正确的。现在，如果您改为说“int.MaxValue + i + 200 + 100”，那么“200 + 100”根本不会被计算，因为由于结合性，这不是子表达式。

这有点微妙。让我详细解释一下。

首先，让我们区分法律上的编译时间常量和事实上的编译时间常量。让我给你举个例子。考虑这个方法体:
const int x = 123;
int y = x + x;
if (y * 0 != 0) Console.WriteLine("WOO HOO");
M(ref y);

在 C# 1 和 2 中，如果您使用优化进行编译，则编译时就像您编写的一样:
int y = 246;
M(ref y);

常量 x 消失， y 被初始化为常量折叠表达式，并且算术优化器意识到任何乘以零的局部整数永远不会不等于零，因此它也将其优化掉。

在 C# 3 中，我不小心在优化器中引入了一个错误，该错误在 C# 4 中也未修复。在 C# 3/4 中，我们将其生成为
int y = 246;
bool b = false;
if (b) Console.WriteLine("WOO HOO");
M(ref y);

也就是说，算法被优化掉了，但我们不会更进一步优化掉“if(false)”。

不同之处在于 x + x 上的常量折叠行为保证在编译时发生，但部分变量表达式 y*0 上的常量折叠行为则不然。

我对错误感到抱歉并道歉。但是，我在 C# 3 中更改此设置并在代码生成器中意外引入错误的原因是修复语义分析器中的错误。在 C# 2.0 中这是合法的:
int z;
int y = 246;
if (y * 0 == 0) z = 123;
Console.WriteLine(z);

那不应该是合法的。你知道我也知道 y * 0 == 0 总是为真，因此 z 在读取之前被赋值，但规范说只有在“if”中的表达式是一个编译时才必须执行这种分析-时间常数，这不是编译时常数，因为它包含一个变量。我们对 C# 3.0 进行了重大更改。

所以，好吧，让我们假设您理解了必须评估的法理常量和因为优化器很聪明而评估的事实上的常量之间的区别。您的问题是在什么情况下表达式可以在法律上和事实上在编译时部分“折叠”？ (“折叠”是指将包含常量的表达式解析为更简单的表达式。)

我们首先要考虑的是运算符的结合性。 只有在我们完成了关联性和优先级分析之后，我们才知道什么是子表达式，什么不是子表达式。 考虑
int y = 3;
int x = 2 - 1 + y;

加法和减法是左结合的，就像 C# 中的大多数运算符一样，因此与
int x = (2 - 1) + y;

现在显然 (2 - 1) 是一个法理常数表达式，因此折叠并变为 1。

如果另一方面你说
int x = y + 2 - 1;

那是
int x = (y + 2) - 1;

它没有折叠，因为这是两个非常量表达式。

这可能会在检查的上下文中产生实际影响。如果 y 是 int.MaxValue - 1 那么第一个版本不会溢出，但第二个版本会!

现在，编译器和优化器可以说“好吧，我碰巧知道这是一个未经检查的上下文，而且我碰巧知道我可以安全地将它转换为“y + 1”，所以我会的。 C# 编译器不会这样做，但抖动可能会这样做。在您的特定示例中，
long l = int.MaxValue + i + 200 + 100 ;

实际上是由 C# 编译器生成的代码
long l = ((int.MaxValue + i) + 200) + 100 ;

并不是
long l = (int.MaxValue + i) + 300;

抖动可以根据自己的意愿选择进行优化，并且可以证明这样做是安全的。

但
long l = int.MaxValue + i + (200 + 100);

当然会被生成为
long l = (int.MaxValue + i) + 300;

但是，我们确实在 C# 编译器中对字符串执行了您想要的优化!如果你说
string y = whatever;
string x = y + "A" + "B" + "C";

那么你可能会想，好吧，这是一个左关联表达式，所以它是:
string x = ((y + "A") + "B") + "C";

因此不会有恒定的折叠。然而，我们实际上检测到这种情况并在编译时向右折叠，所以我们生成它，就像你写的一样
string x = y + "ABC";

从而节省了运行时串联的成本。字符串连接优化器实际上相当复杂，可以识别在编译时将字符串粘合在一起的各种模式。

我们可以对未经检查的算术做同样的事情。我们只是没有解决它。

关于c# - 似乎表达式的某些部分可能在编译时被评估，而其他部分在运行时，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/5668536/

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